DE102023202514A1 - Method for determining the functionality of a hydrogen sensor of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Funktionstüchtigkeit eines Wasserstoffsensors (14, 15, 16, 17) eines Fahrzeugs (10). Der Wasserstoffsensor (14, 15, 16, 17) ist dazu ausgebildet, den Wasserstoffgehalt in der Luft zu erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Ermitteln einer vorbestimmten Änderung der Feuchtigkeit in der Luft, ein Ermitteln einer Änderung des Wasserstoffgehalts in der Luft mittels des Wasserstoffsensors (14, 15, 16, 17), wenn eine vorbestimmte Änderung der Feuchtigkeit in der Luft ermittelt wurde, und Ermitteln eines funktionstüchtigen Wasserstoffsensors (14, 15, 16, 17), wenn die ermittelte Änderung des Wasserstoffgehalts einen vorbestimmten Wasserstoffschwellenwert überschreitet.The present invention relates to a method for determining the functionality of a hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) of a vehicle (10). The hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) is designed to detect the hydrogen content in the air. The method according to the invention comprises determining a predetermined change in the moisture in the air, determining a change in the hydrogen content in the air using the hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) when a predetermined change in the moisture in the air has been determined, and Determining a functional hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) if the determined change in the hydrogen content exceeds a predetermined hydrogen threshold value.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Funktionstüchtigkeit eines Wasserstoffsensors eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit Brennstoffzellen- oder Wasserstoffantrieb, dass zumindest einen Wasserstoffsensor zum Ermitteln des Wasserstoffgehalts bzw. der Wasserstoffkonzentration in der Luft aufweist.The present invention relates to a method for determining the functionality of a hydrogen sensor of a vehicle, in particular a vehicle with fuel cell or hydrogen drive, which has at least one hydrogen sensor for determining the hydrogen content or the hydrogen concentration in the air.

Brennstoffzellensysteme für Fahrzeuge werden üblicherweise mit einem im Wesentlichen aus Wasserstoff bestehenden Gasgemisch betankt. Aus Sicherheitsgründen ist es deshalb notwendig, an verschiedenen Positionen des Fahrzeugs, wie beispielweise in der Kabine, an der Brennstoffzelle, nahe am Tank, etc., Wasserstoffsensoren einzusetzen, um potentielle Leckagen des Wasserstoffs aus dem Tank frühzeitig zu erkennen und den Betreiber des Fahrzeugs zu warnen. Hierfür muss die Funktionstüchtigkeit der Wasserstoffsensoren dauerhaft gewährleistet werden.Fuel cell systems for vehicles are usually fueled with a gas mixture consisting essentially of hydrogen. For safety reasons, it is therefore necessary to use hydrogen sensors in various positions of the vehicle, such as in the cabin, on the fuel cell, near the tank, etc., in order to detect potential leaks of hydrogen from the tank at an early stage and to alert the operator of the vehicle to warn. For this purpose, the functionality of the hydrogen sensors must be permanently guaranteed.

Aufgrund hoher Sicherheitsvorkehrungen ist eine Leckage von Wasserstoff aus dem Tank eher unwahrscheinlich, weshalb die Wasserstoffsensoren üblicherweise ein Wasserstoffsignal ausgeben, dass im Wesentlichen Null Prozent Wasserstoffgehalt in der Luft anzeigt. Jedoch sollte, wie oben bereits erwähnt, sichergestellt sein, dass die Wasserstoffsensoren auch ordnungsgemäß funktionieren. Beispielsweise würde ein Wasserstoffsensor mit einer verstopften Membran ebenfalls im Wesentlichen Null Prozent Wasserstoffgehalt in der Luft anzeigen, obwohl eine Wasserstoffleckage im Tank vorliegt, jedoch der Wasserstoff aufgrund der verstopften Membran nicht bis zum Sensorelement gelangen kann.Due to high safety precautions, a leak of hydrogen from the tank is unlikely, which is why the hydrogen sensors usually emit a hydrogen signal that essentially indicates zero percent hydrogen content in the air. However, as mentioned above, it should be ensured that the hydrogen sensors are working properly. For example, a hydrogen sensor with a clogged membrane would also indicate essentially zero percent hydrogen content in the air, even though there is a hydrogen leak in the tank, but the hydrogen cannot reach the sensor element due to the clogged membrane.

Aus dem Stand der Technik sind Wasserstoffsensoren bekannt, die auf dem Wärmeleitfähigkeitsmessprinzip basieren. Dabei wird die Wärmeleitfähigkeit des gesamten Gasgemischs ermittelt, woraus sich die Konzentration des Wasserstoffs im Gasgemisch ableiten lässt, da die Wärmeleitfähigkeit von Wasserstoff signifikant größer ist als die Wärmeleitfähigkeit von vielen anderen Gaskomponenten im Gasgemisch, insbesondere Luft.Hydrogen sensors that are based on the thermal conductivity measurement principle are known from the prior art. The thermal conductivity of the entire gas mixture is determined, from which the concentration of hydrogen in the gas mixture can be derived, since the thermal conductivity of hydrogen is significantly greater than the thermal conductivity of many other gas components in the gas mixture, especially air.

Beispielhafte Vorrichtungen und Sensoren zum Erkennen von Wasserstoff leckagen sind bekannt aus CN 112 659 899 A , US 2022/0373134 A1 , WO 2018/049810 A1 , CN 114 520 351 A und US 2017/0084941 A1 .Exemplary devices and sensors for detecting hydrogen leaks are known from CN 112 659 899 A , US 2022/0373134 A1 , WO 2018/049810 A1 , CN 114 520 351 A and US 2017/0084941 A1 .

Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem auf einfache und zuverlässige Weise die Funktionstüchtigkeit eines Wasserstoffsensors überprüft werden kann.The present invention is essentially based on the object of providing a method with which the functionality of a hydrogen sensor can be checked in a simple and reliable manner.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is achieved using a method according to independent claim 1. Advantageous refinements are specified in the subclaims.

Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, die Funktionstüchtigkeit eines Wasserstoffsensors, der dazu ausgebildet ist, etwaige Leckagen von Wasserstoff aus einem Tank eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit Brennstoffzellenantrieb, unter Ausnutzung der sich ändernden Luftfeuchtigkeit zuverlässig zu ermitteln. Insbesondere macht sich die vorliegende Erfindung dabei zunutze, dass sich bei einer signifikanten Änderungen der Luftfeuchtigkeit auch die Wasserstoffsignale eines auf dem Wärmeleitfähigkeitsprinzip basierenden Wasserstoffsensors ebenfalls ändert. Wird dann qualitativ festgestellt, dass bei einer signifikanten Änderung der Luftfeuchtigkeit sich das Signal des Wasserstoffsensors entsprechend nicht signifikant ändert, kann auf einen Fehler des Wasserstoffsensors geschlossen und dieser als nicht länger funktionstüchtig diagnostiziert werden.The present invention is essentially based on the idea of reliably determining the functionality of a hydrogen sensor, which is designed to reliably determine any leaks of hydrogen from a tank of a vehicle, in particular a vehicle with a fuel cell drive, by taking advantage of the changing humidity. In particular, the present invention takes advantage of the fact that when there are significant changes in air humidity, the hydrogen signals from a hydrogen sensor based on the thermal conductivity principle also change. If it is then determined qualitatively that the signal from the hydrogen sensor does not change significantly when there is a significant change in humidity, it can be concluded that there is a fault in the hydrogen sensor and it can be diagnosed as no longer functional.

Zudem macht sich die vorliegende Erfindung beim Vorhandensein von drei oder mehreren Wasserstoffsensoren zu Nutze, dass man eine signifikante Änderung der Luftfeuchtigkeit dadurch feststellen kann, dass der Median der Änderungen der Wasserstoffsignale der zumindest drei Wasserstoffsensoren einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Wird ein solches Überschreiten des vorbestimmten Schwellenwerts ermittelt, kann dann derjenige Wasserstoffsensor mit der geringsten Änderung des Wasserstoffsignals im Hinblick auf eine ordnungsgemäße Funktionstüchtigkeit ausgewertet werden. Unterschreitet diese geringste Änderung nämlich einen weiteren vorbestimmten Wasserstoffschwellenwert, kann davon ausgegangen werden, dass dieser Wasserstoffsensor fehlerbehaftet ist und deshalb als nicht länger ordnungsgemäß funktionierend diagnostiziert werden kann.In addition, the present invention takes advantage of the presence of three or more hydrogen sensors that a significant change in air humidity can be determined by the median of the changes in the hydrogen signals of the at least three hydrogen sensors exceeding a predetermined threshold value. If such an exceeding of the predetermined threshold value is determined, the hydrogen sensor with the smallest change in the hydrogen signal can then be evaluated with regard to proper functionality. If this slightest change falls below a further predetermined hydrogen threshold value, it can be assumed that this hydrogen sensor is faulty and can therefore be diagnosed as no longer functioning properly.

Folglich ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln der Funktionstüchtigkeit eines Wasserstoffsensors eines Fahrzeugs offenbart, der dazu ausgebildet ist, den Wasserstoffgehalt in der Luft zu erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren weist ein Ermitteln einer vorbestimmten Änderung der Feuchtigkeit in der Luft, ein Ermitteln einer Änderung des Wasserstoffgehalts in der Luft mittels des Wasserstoffsensors, wenn eine vorbestimmte Änderung der Feuchtigkeit in der Luft ermittelt wurde, und ein Ermitteln eines funktionstüchtigen Wasserstoffsensors auf, wenn die ermittelte Änderung des Wasserstoffgehalts einen vorbestimmten Wasserstoffschwellenwert überschreitet.Accordingly, according to one aspect of the present invention, a method for determining the functionality of a hydrogen sensor of a vehicle which is designed to detect the hydrogen content in the air is disclosed. The method according to the invention comprises determining a predetermined change in the humidity in the air, determining a change in the hydrogen content in the air by means of the hydrogen sensor when a predetermined change in the humidity in the air has been determined, and determining a functional hydrogen sensor when the determined change in hydrogen content exceeds a predetermined hydrogen threshold value.

Insbesondere wird dabei ausgenutzt, dass der Wasserstoffsensor auch auf eine Änderung der Luftfeuchtigkeit empfindlich ist und folglich bei einer ermittelten vorbestimmten Änderung der Feuchtigkeit in der Luft das Wasserstoffsignal des Wasserstoffsensors zum Ermitteln der Funktionstüchtigkeit desselben ausgebildet sein kann.In particular, this takes advantage of the fact that the hydrogen sensor is also sensitive to a change in air humidity and consequently, when a predetermined change in humidity in the air is determined, the hydrogen signal of the hydrogen sensor can be designed to determine its functionality.

Vorzugsweise beträgt die vorbestimmte Änderung der Feuchtigkeit in der Luft zumindest 30 %, vorzugsweise zumindest 50 %.Preferably the predetermined change in humidity in the air is at least 30%, preferably at least 50%.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens basiert die vorbestimmte Änderung der Feuchtigkeit auf einem ermittelten Minimumwert und/oder ermittelten Maximalwert der Feuchtigkeit in der Luft. Das heißt, dass bei einer kontinuierlichen Erfassung der Feuchtigkeit in der Luft ein erreichter Minimumwert und/oder Maximalwert und dessen Zeitpunkt ermittelt und gespeichert werden. Daraufhin werden die anschließend erfassten Feuchtigkeitswerte auf den festgestellten Minimumwert und/oder Maximalwert bezogen und die Änderung bzw. das Delta dazu ermittelt. Beispielsweise kann zwischen dem Feststellen eines Minimumwerts bzw. Maximalwert der Feuchtigkeit in der Luft und dem dann Überschreiten der vorbestimmten Änderung der Feuchtigkeit auch ein längerer Zeitraum, wie beispielsweise Minuten oder Stunden, liegen.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the predetermined change in humidity is based on a determined minimum value and/or determined maximum value of the moisture in the air. This means that when the moisture in the air is continuously recorded, a minimum value and/or maximum value reached and its time are determined and saved. The subsequently recorded moisture values are then related to the determined minimum value and/or maximum value and the change or delta is determined. For example, there can be a longer period of time, such as minutes or hours, between determining a minimum value or maximum value of the moisture in the air and then exceeding the predetermined change in moisture.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt der vorbestimmte Wasserstoffschwellenwert ungefähr 0,2 %.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the predetermined hydrogen threshold is approximately 0.2%.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens basiert das Ermitteln einer vorbestimmten Änderung der Luftfeuchte auf den Feuchtigkeitssignalen eines Feuchtigkeitssensors, der dazu ausgebildet ist, die Feuchtigkeit in der Luft zu erfassen. Der Feuchtigkeitssensor ist vorzugsweise innerhalb der Kabine des Fahrzeugs angeordnet und dazu ausgebildet, die Feuchtigkeit in der Luft innerhalb der Kabine des Fahrzeugs zu erfassen.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the determination of a predetermined change in air humidity is based on the humidity signals of a humidity sensor which is designed to detect the humidity in the air. The humidity sensor is preferably arranged within the cabin of the vehicle and is designed to detect the moisture in the air within the cabin of the vehicle.

In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens basiert das Ermitteln einer vorbestimmten Änderung der Luftfeuchtigkeit auf per Fernzugriff verfügbaren und bereitgestellten Wetterdaten. Beispielsweise kann das Fahrzeug eine digitale Schnittstelle zu von Wetterdiensten bereitgestellten Wetterdaten aufweisen, beispielsweise über ein Internetmodul, um dann die Wetterdaten, die mit dem über GPS (Global Positioning System) erfassbaren Standort des Fahrzeugs abgeglichen und somit die Luftfeuchtigkeit an der Position des Fahrzeugs ermittelt werden kann.In an alternative advantageous embodiment of the method according to the invention, the determination of a predetermined change in air humidity is based on weather data that is available and provided remotely. For example, the vehicle can have a digital interface to weather data provided by weather services, for example via an Internet module, in order to then compare the weather data with the location of the vehicle that can be detected via GPS (Global Positioning System) and thus determine the humidity at the position of the vehicle can.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zumindest drei Wasserstoffsensoren im Fahrzeug vorhanden und jeweils dazu ausgebildet, den Wasserstoffgehalt in der Luft zu erfassen. Das Ermitteln einer vorbestimmten Änderung der Feuchtigkeit in der Luft weist in einer solchen Ausgestaltung ein Ermitteln einer Änderung des Wasserstoffgehalts in der Luft für jeden der zumindest drei Wasserstoffsensoren und ein Bestimmen auf, dass eine Änderung des Wasserstoffgehalts von zumindest einem der zumindest drei Wasserstoffsensoren einen vorbestimmten Änderungsschwellenwert überschreitet.In a further alternative embodiment of the method according to the invention, at least three hydrogen sensors are present in the vehicle and are each designed to detect the hydrogen content in the air. In such an embodiment, determining a predetermined change in moisture in the air includes determining a change in the hydrogen content in the air for each of the at least three hydrogen sensors and determining that a change in the hydrogen content of at least one of the at least three hydrogen sensors has a predetermined change threshold exceeds.

Wie bereits erwähnt, sind auf dem Wärmeleitfähigkeitsmessprinzip basierende Wasserstoffsensoren auf Luftfeuchtigkeit querempfindlich. Überschreitet das Wasserstoffgehaltsignal einen vorbestimmten Schwellenwert, kann auf eine signifikante bzw. vorbestimmte Änderung der Feuchtigkeit in der Luft geschlossen werden. Besonders bevorzugt kann es dabei sein, dass der Median der Änderungen des Wasserstoffgehalts in der Luft für jeden der zumindest drei Wasserstoffsensoren gebildet wird und das Bestimmen, dass eine vorbestimmte Änderung der Feuchtigkeit in der Luft vorliegt, darauf erfolgt, dass zumindest ein gebildeter Median einen vorbestimmten Medianschwellenwert überschreitet.As already mentioned, hydrogen sensors based on the thermal conductivity measurement principle are cross-sensitive to humidity. If the hydrogen content signal exceeds a predetermined threshold value, it can be concluded that there is a significant or predetermined change in the moisture in the air. It can be particularly preferred that the median of the changes in the hydrogen content in the air is formed for each of the at least three hydrogen sensors and the determination that there is a predetermined change in the moisture in the air is based on the fact that at least one median formed is a predetermined one Median threshold exceeds.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Bestimmen desjenigen Wasserstoffsensors, der die geringste Änderung des Wasserstoffgehalts in der Luft anzeigt, und ein Ermitteln eines funktionstüchtigen Wasserstoffsensors auf, wenn die ermittelte Änderung des Wasserstoffgehalts desjenigen Wasserstoffsensors, der die geringste Änderung des Wasserstoffgehalts in der Luft anzeigt, den vorbestimmten Wasserstoffschwellenwert überschreitet.In a further advantageous embodiment, the method according to the invention further comprises determining the hydrogen sensor which indicates the smallest change in the hydrogen content in the air, and determining a functional hydrogen sensor if the determined change in the hydrogen content of the hydrogen sensor which indicates the smallest change in the hydrogen content in the air indicates exceeds the predetermined hydrogen threshold.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wasserstoffsensor um einen auf dem Wärmeleitfähigkeitsmessprinzip basierenden Wasserstoffsensor.The hydrogen sensor is preferably a hydrogen sensor based on the thermal conductivity measurement principle.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der hierin beschriebenen Lehre und Betrachten der beiliegenden einzigen Zeichnung ersichtlich, in denen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Wasserstofftank und mehreren Sensoren zeigt, wie Wasserstoffsensor und Feuchtigkeitssensor,
  • 2 ein Diagramm mit beispielhaften Verläufen der Feuchtigkeit in der Luft und der den Wasserstoffgehalt in der Luft anzeigenden Wasserstoffsignalen eines Wasserstoffsensors über die Zeit zeigt, und
  • 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln der Funktionstüchtigkeit eines Wasserstoffsensors des Fahrzeugs der 1 zeigt.
Further advantages and features of the present invention will become apparent to those skilled in the art by practicing the teachings described herein and viewing the accompanying single drawing, in which:
  • 1 a schematic representation of a vehicle with a hydrogen tank and several sensors shows how hydrogen sensor and humidity sensor,
  • 2 shows a diagram with exemplary trends of the moisture in the air and the hydrogen signals from a hydrogen sensor indicating the hydrogen content in the air over time, and
  • 3 an exemplary flowchart of a method according to the invention for determining the functionality of a hydrogen sensor of the vehicle 1 shows.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt der Begriff „ordnungsgemäße Funktionstüchtigkeit“, dass die jeweilige Vorrichtung noch erwartungsgemäß funktioniert und die beabsichtigte Funktion erfüllt. Beispielsweise kann ein Wasserstoffsensor dann als ordnungsgemäß funktionstüchtig bezeichnet werden, wenn dieser noch eine ausreichende Messgenauigkeit aufweist und/oder plausible Wasserstoffsignale liefert.In the context of the present disclosure, the term “proper functionality” describes that the respective device still functions as expected and fulfills the intended function. For example, a hydrogen sensor can be described as functioning properly if it still has sufficient measurement accuracy and/or delivers plausible hydrogen signals.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung beschreibt der Begriff „Median(wert)“ den Zentralwert der Messwerte einer Werteliste und ist somit derjenige Messwert, der genau „in der Mitte“ steht, wenn man die Messwerte der Größe nach sortiert. Im Allgemeinen teilt ein Median einen Datensatz, eine Stichprobe oder eine Verteilung so in zwei gleich große Teile, dass die Werte in der einen Hälfte nicht größer als der Medianwert sind und in der anderen nicht kleiner.In the context of the present disclosure, the term “median (value)” describes the central value of the measured values of a list of values and is therefore the measured value that is exactly “in the middle” when the measured values are sorted by size. In general, a median divides a data set, sample, or distribution into two equal parts such that the values in one half are no larger than the median and the other half are no smaller.

Die 1 zeigt ein Fahrzeug 10, das einen Wasserstofftank 12 aufweist. Der Wasserstofftank 12 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, Wasserstoff für ein Brennstoffzellensystem (nicht explizit dargestellt) des Fahrzeugs 10 zu speichern. Alternativ kann es sich um ein Fahrzeug 10 handeln, das mit einem Wasserstoffantrieb bereitgestellt ist.The 1 shows a vehicle 10 that has a hydrogen tank 12. The hydrogen tank 12 can, for example, be designed to store hydrogen for a fuel cell system (not explicitly shown) of the vehicle 10. Alternatively, it can be a vehicle 10 that is provided with a hydrogen drive.

Das Fahrzeug 10 weist mehrere Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 auf, die sowohl innerhalb der Kabine des Fahrzeugs 10 als auch außerhalb der Kabine, aber weiterhin innerhalb des Fahrzeugs 10 angeordnet sind. Die Anzahl der Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 ist nicht auf die in der beispielhaften Ausgestaltung der 1 auf vier Stück begrenzt. In weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungsformen kann das Fahrzeug 10 mehr oder weniger als vier Wasserstoffsensoren 134, 15, 16, 17 aufweisen.The vehicle 10 has a plurality of hydrogen sensors 14, 15, 16, 17, which are arranged both inside the cabin of the vehicle 10 and outside the cabin, but still within the vehicle 10. The number of hydrogen sensors 14, 15, 16, 17 is not the same as in the exemplary embodiment 1 limited to four pieces. In further embodiments according to the invention, the vehicle 10 can have more or fewer than four hydrogen sensors 134, 15, 16, 17.

Beispielsweise sind die Wasserstoffsensoren 14, 15, 16 innerhalb der Kabine des Fahrzeugs 10 an unterschiedlichen Positionen angeordnet und dazu ausgebildet, den Wasserstoffgehalt in der Luft innerhalb der Kabine des Fahrzeugs 10 zu erfassen. Der Wasserstoffsensor 17, wie beispielhaft in der 1 gezeigt, in der Nähe des Wasserstofftanks 12 angeordnet und dazu ausgebildet, den Wasserstoffgehalt in der Luft in unmittelbarer Nähe zum Wasserstofftank 12 zu erfassen, um frühestmöglich eine Leckage von Wasserstoff aus dem Wasserstofftank 12 festzustellen.For example, the hydrogen sensors 14, 15, 16 are arranged at different positions within the cabin of the vehicle 10 and are designed to detect the hydrogen content in the air within the cabin of the vehicle 10. The hydrogen sensor 17, as exemplified in the 1 shown, arranged near the hydrogen tank 12 and designed to detect the hydrogen content in the air in the immediate vicinity of the hydrogen tank 12 in order to detect a leakage of hydrogen from the hydrogen tank 12 as early as possible.

Das Fahrzeug 10 der 1 umfasst ferner einen optionalen Feuchtigkeitssensor 18, der innerhalb der Kabine des Fahrzeugs 10 angeordnet sein kann. Der Feuchtigkeitssensor 18 ist dazu ausgebildet, die Feuchtigkeit in der Luft innerhalb der Kabine des Fahrzeugs 10 zu erfassen.The vehicle 10 of 1 further includes an optional humidity sensor 18, which can be arranged within the cabin of the vehicle 10. The moisture sensor 18 is designed to detect the moisture in the air within the cabin of the vehicle 10.

Die Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 können dabei ein auf dem Wärmeleitfähigkeitsprinzip basieren. Dabei können die Wasserstoffsignale der Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 bevorzugt digitale Signale bzw. Daten sein, die von einer in einer Steuerungsvorrichtung 20 vorgesehenen Datenverarbeitungsvorrichtung verarbeitet werden können. Die Steuerungsvorrichtung kann ferner einen Prozessor und einen Speicher aufweisen. Die Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 sind ferner dazu ausgebildet, mehrere (digitale) Wasserstoffsignale dauerhaft und kontinuierlich, beispielsweise in zeitlich vorbestimmten Abständen, wie wenigen Millisekunden, an die Steuerungsvorrichtung 20 zu senden.The hydrogen sensors 14, 15, 16, 17 can be based on the thermal conductivity principle. The hydrogen signals from the hydrogen sensors 14, 15, 16, 17 can preferably be digital signals or data that can be processed by a data processing device provided in a control device 20. The control device can further have a processor and a memory. The hydrogen sensors 14, 15, 16, 17 are further designed to send multiple (digital) hydrogen signals permanently and continuously, for example at predetermined intervals, such as a few milliseconds, to the control device 20.

Sämtliche Sensoren des Fahrzeugs 10, das heißt die vier Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 und der Feuchtigkeitssensor 18, sind über geeignete Verbindungen, wie beispielsweise Drahtverbindungen oder auch drahtlose Verbindungen, mit der Steuerungsvorrichtung 20 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 20 kann im Fahrzeug 10 angeordnet sein. Alternativ kann die Steuerungsvorrichtung 20 extern und somit fernab des Fahrzeugs 10 angeordnet und dazu ausgebildet sein, die elektrischen Signale der Sensoren 14, 15, 16, 17, 18 per Fernkommunikation zu erhalten, zu verarbeiten und wiederum selbst erzeugte Steuerungssignale, wie beispielsweise Warnsignale an den Betreiber des Fahrzeugs, an das Fahrzeug 10 senden.All sensors of the vehicle 10, that is to say the four hydrogen sensors 14, 15, 16, 17 and the moisture sensor 18, are connected to the control device 20 via suitable connections, such as wire connections or wireless connections. The control device 20 can be arranged in the vehicle 10. Alternatively, the control device 20 can be arranged externally and thus remotely from the vehicle 10 and designed to receive and process the electrical signals from the sensors 14, 15, 16, 17, 18 via remote communication and in turn send self-generated control signals, such as warning signals, to the Operator of the vehicle, to the vehicle 10 send.

Die 2 zeigt ein Diagramm, in dem ein zeitlicher Verlauf 202 der Feuchtigkeit in der Luft, die beispielsweise mit dem Feuchtigkeitssensor 18 der 1 ermittelt wurde, dargestellt ist (siehe durchgezogene Linie in der 2). Weiter ist in der 2 der zeitliche Verlauf 204 des Wasserstoffsignals eines Wasserstoffsensors, wie beispielsweise des Wasserstoffsensors 14 der 1, dargestellt (siehe gestrichelte Linie in der 2).The 2 shows a diagram in which a time course 202 of the moisture in the air, for example with the moisture sensor 18 of the 1 was determined, is shown (see solid line in the 2 ). Next is in the 2 the time course 204 of the hydrogen signal from a hydrogen sensor, such as the hydrogen sensor 14 of the 1 , shown (see dashed line in the 2 ).

In der 2 ist gezeigt, dass zu einem ersten Zeitpunkt t1 die mittels des Feuchtigkeitssensors 18 erfasste Feuchtigkeit in der Luft einen Minimumwert F1 erreicht hat. Dieser Minimumwert und der zugehörige Zeitpunkt t1 können beispielsweise im Speicher der Steuerungsvorrichtung 20 gespeichert werden. Zu einem Zeitpunkt t2 erreicht die Feuchtigkeit einen zweiten Wert F2. Die Differenz zwischen dem Minimumwert F1 und dem Wert F2 gibt eine vorbestimmte Änderung der Luftfeuchtigkeit an, die beispielsweise auf Grund von sich ändernden Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs 10 hervorgerufen ist. Beispielsweise kann eine solche vorbestimmte Änderung der Luftfeuchtigkeit tageszeitabhängig und/oder klimaabhängig sein.In the 2 It is shown that at a first time t1, the moisture in the air detected by the moisture sensor 18 has reached a minimum value F1. This minimum value and the associated time t1 can be stored, for example, in the memory of the control device 20. At a time t2 the humidity reaches a second value F2. The difference between the minimum value F1 and the value F2 indicates a predetermined change in air humidity, which is caused, for example, by changing environmental conditions of the vehicle 10. For example, such a Predetermined change in humidity can be dependent on the time of day and/or climate.

Wird bestimmt, dass die vorbestimmte Änderung der Luftfeuchtigkeit, wie beispielsweise 50 %, erreicht ist, kann erfindungsgemäß zu den Zeitpunkten t1 und t2 die Änderung des Wasserstoffsignals H1, H2 des Wasserstoffsensors 14 dahingehend ausgewertet werden, ob der Wasserstoffsensor 14 noch ausreichend und ordnungsgemäß funktioniert. Insbesondere wird sich dabei zu Nutze gemacht, dass der Wasserstoffsensor 14 auf die Feuchtigkeit in der Luft querempfindlich ist und folglich qualitativ eine Änderung der Feuchtigkeit in der Luft ebenfalls indirekt erfassen kann.If it is determined that the predetermined change in air humidity, such as 50%, has been reached, according to the invention the change in the hydrogen signal H1, H2 of the hydrogen sensor 14 can be evaluated at times t1 and t2 to determine whether the hydrogen sensor 14 is still functioning sufficiently and properly. In particular, this takes advantage of the fact that the hydrogen sensor 14 is cross-sensitive to the moisture in the air and can therefore also indirectly detect a qualitative change in the moisture in the air.

Unter zusätzlichen Verweis auf die 3 wird im Folgenden ein Verfahren zum Ermitteln der Funktionstüchtigkeit des Wasserstoffsensors 14 des Fahrzeugs 10 der 1 erläutert. An dieser Stelle ist ausdrücklich darauf hingewiesen, dass ein entsprechendes Verfahren auch für die Wasserstoffsensoren 15, 16, 17 zur Überprüfung deren jeweiligen Funktionstüchtigkeit durchgeführt werden kann.With additional reference to the 3 The following is a method for determining the functionality of the hydrogen sensor 14 of the vehicle 10 1 explained. At this point it is expressly pointed out that a corresponding procedure can also be carried out for the hydrogen sensors 15, 16, 17 to check their respective functionality.

Das Verfahren der 3 startet beim Schritt 300 und gelangt dann zum Schritt 310, an dem eine vorbestimmte Änderung der Luftfeuchtigkeit ermittelt werden kann. Beispielsweise kann dabei das Signal des Feuchtigkeitssensors 18 des Fahrzeugs 10 der 1 ausgewertet werden (siehe Verlauf 202 der 2).The procedure of 3 starts at step 300 and then goes to step 310, where a predetermined change in humidity can be determined. For example, the signal from the humidity sensor 18 of the vehicle 10 can be the 1 be evaluated (see history 202 of the 2 ).

In einem darauffolgenden Schritt 320 wird überprüft, ob die ermittelte Änderung der Luftfeuchtigkeit nach dem Erreichen des Zeitpunkt t1 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Vorzugsweise kann dabei zunächst ein Minimumwert F1 der Feuchtigkeit in der Luft mittels des Feuchtigkeitssensors ermittelt werden. Die darauf mittels des Feuchtigkeitssensors 18 ermittelte Feuchtigkeit kann dann auf den zum Zeitpunkt t1 ermittelten Minimumwert F1 der Feuchtigkeit bezogen und dazu die Änderung ermittelt werden.In a subsequent step 320, it is checked whether the determined change in air humidity after reaching time t1 exceeds a predetermined threshold value. Preferably, a minimum value F1 of the moisture in the air can first be determined using the moisture sensor. The moisture determined by means of the moisture sensor 18 can then be related to the minimum value F1 of the moisture determined at time t1 and the change can be determined for this purpose.

Wird beim Schritt 320 ermittelt, dass die ermittelte Änderung der Luftfeuchtigkeit den vorbestimmten Schwellenwert, wie beispielsweise 50 %, nicht überschreitet, gelangt das Verfahren wieder zurück zum Schritt 310. Wird jedoch beim Schritt 320 ermittelt, dass die Änderung der Luftfeuchtigkeit den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, gelangt das Verfahren zum Schritt 330, an dem die Änderung des Wasserstoffgehalts, der mittels des Wasserstoffsensors 14 erfasst wird, ermittelt wird. Beispielsweise kann dabei das zum Zeitpunkt t2 ermittelte Wasserstoffsignal des Wasserstoffsensors 14 mit dem zum Zeitpunkt t1 erfassten Wasserstoffsignal des Wasserstoffsensors 14 verglichen und daraus die Änderung ermittelt werden.If it is determined in step 320 that the determined change in air humidity does not exceed the predetermined threshold value, such as 50%, the method returns to step 310. However, if it is determined in step 320 that the change in air humidity exceeds the predetermined threshold value, the method moves to step 330, at which the change in the hydrogen content, which is detected by the hydrogen sensor 14, is determined. For example, the hydrogen signal of the hydrogen sensor 14 determined at time t2 can be compared with the hydrogen signal of the hydrogen sensor 14 detected at time t1 and the change can be determined from this.

In einem darauffolgenden Schritt 340 wird überprüft, ob die Änderung des mittels des Wasserstoffsensors 14 ermittelten Wasserstoffgehalts einen vorbestimmten Wasserstoffschwellenwert, wie beispielsweise 0,1 %, überschreitet oder nicht. Wird beim Schritt 340 bestimmt, dass die Änderung des Wasserstoffgehalts vom Wasserstoffsensor 14 den vorbestimmten Wasserstoffänderungsschwellenwert überschreitet, gelangt das Verfahren zum Schritt 350, an dem der Wasserstoffsensor 14 als fehlerfrei und somit ordnungsgemäß funktionstüchtig diagnostiziert werden kann, bevor das Verfahren beim Schritt 370 endet.In a subsequent step 340, it is checked whether the change in the hydrogen content determined by the hydrogen sensor 14 exceeds a predetermined hydrogen threshold value, such as 0.1%, or not. If it is determined at step 340 that the change in hydrogen content from the hydrogen sensor 14 exceeds the predetermined hydrogen change threshold, the method proceeds to step 350, at which the hydrogen sensor 14 can be diagnosed as error-free and therefore properly functional before the method ends at step 370.

Wird jedoch beim Schritt 340 bestimmt, dass die Änderung des Wasserstoffgehalts des Wasserstoffsensors 14 den vorbestimmten Wasserstoffänderungsschwellenwert nicht überschreitet, gelangt das Verfahren zum Schritt 360, an dem der Wasserstoffsensor 14 als fehlerbehaftet und nicht mehr ordnungsgemäß funktionstüchtig diagnostiziert wird, bevor das Verfahren wiederum beim Schritt 370 endet.However, if it is determined in step 340 that the change in the hydrogen content of the hydrogen sensor 14 does not exceed the predetermined hydrogen change threshold, the method proceeds to step 360, at which the hydrogen sensor 14 is diagnosed as faulty and no longer functioning properly, before the method returns to step 370 ends.

Vorzugsweise kann beim Schritt 360 ferner eine Warnung an den Betreiber des Fahrzeugs ausgegeben werden, dass der Wasserstoffsensor 14 nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert und folglich fehlerbehaftet ist.Preferably, in step 360, a warning can also be issued to the operator of the vehicle that the hydrogen sensor 14 is no longer functioning properly and is therefore faulty.

Das Verfahren basiert im Wesentlichen darauf, dass der Wasserstoffsensor 14 querempfindlich auf die Luftfeuchtigkeit ist und folglich bei einer signifikanten Änderung der Luftfeuchtigkeit auch eine entsprechende signifikante Änderung des Wasserstoffsignals (und somit des daraus ermittelten Wasserstoffgehalts in der Luft) bei ordnungsgemäßer Funktionstüchtigkeit des Wasserstoffsensors 14 zu erwarten ist. Wird eine signifikante Änderung der Luftfeuchtigkeit ermittelt, wobei sich aber das Wasserstoffsignal nicht signifikant ändert, kann von einem fehlerbehafteten Wasserstoffsensor 14 ausgegangen werden. Ein Fehler des Wasserstoffsensors 14 kann beispielsweise darin begründet sein, dass eine Membran zumindest teilweise verstopft sein kann, die in einem Luftführungsweg angeordnet ist, der die Luft von außerhalb des Wasserstoffsensors 14 zum Sensorelement des Wasserstoffsensors 14 leitet.The method is essentially based on the fact that the hydrogen sensor 14 is cross-sensitive to the air humidity and consequently, if there is a significant change in the air humidity, a corresponding significant change in the hydrogen signal (and thus the hydrogen content in the air determined from it) can also be expected if the hydrogen sensor 14 is functioning properly is. If a significant change in air humidity is detected, but the hydrogen signal does not change significantly, it can be assumed that the hydrogen sensor 14 is faulty. A fault in the hydrogen sensor 14 may be due, for example, to the fact that a membrane may be at least partially clogged, which is arranged in an air duct that directs the air from outside the hydrogen sensor 14 to the sensor element of the hydrogen sensor 14.

Alternativ ist es erfindungsgemäß möglich, das Überschreiten einer vorbestimmten Änderung der Luftfeuchtigkeit auch ohne einem Feuchtigkeitssensor 18 zu ermitteln. Insbesondere kann von jedem der Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 der jeweilige ermittelte Minimalwert des Wasserstoffgehalts in der Luft ermittelt werden und daraufhin - basierend auf den kontinuierlich erzeugten Wasserstoffsignalen von jedem Wasserstoffsensor 14, 15, 16, 17 -jeweils die Änderung hierzu gebildet werden. Zudem kann dann der Median der Änderungen für jeden Wasserstoffsensor gebildet werden und aus den gebildeten Medianen der vier Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 dann wiederum der Median aller Mediane der jeweiligen Änderungen der Wasserstoffsignale bzw. Wasserstoffgehalte ermittelt werden. Überschreitet dieser gebildete Median aller Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 einen vorbestimmten weiteren Schwellenwert, kann dann davon ausgegangen werden, dass eine vorbestimmte Änderung der Luftfeuchtigkeit erfolgt ist. Insbesondere macht sich dabei die Erfindung zu Nutze, dass es äußerst unwahrscheinlich ist, dass alle vier Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 gleichzeitig fehlerbehaftet sind. Folglich macht sich die Erfindung dabei zu Nutze, dass die Querempfindlichkeit der Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 auf die Luftfeuchtigkeit somit eine signifikante Änderung der Luftfeuchtigkeit anzeigen kann.Alternatively, according to the invention, it is possible to determine whether a predetermined change in air humidity has been exceeded even without a humidity sensor 18. In particular, the respective determined minimum value of the hydrogen content in the air can be determined by each of the hydrogen sensors 14, 15, 16, 17 and then - based on the continuously generated hydrogen signals from each hydrogen sensor 14, 15, 16, 17 - the change in this regard can be formed . In addition, the median of the changes can then be formed for each hydrogen sensor and the median of all medians of the respective changes in the hydrogen signals or hydrogen contents can then be determined from the formed medians of the four hydrogen sensors 14, 15, 16, 17. If this formed median of all hydrogen sensors 14, 15, 16, 17 exceeds a predetermined further threshold value, it can then be assumed that a predetermined change in air humidity has occurred. In particular, the invention takes advantage of the fact that it is extremely unlikely that all four hydrogen sensors 14, 15, 16, 17 are faulty at the same time. Consequently, the invention takes advantage of the fact that the cross-sensitivity of the hydrogen sensors 14, 15, 16, 17 to the air humidity can thus indicate a significant change in the air humidity.

Beispielsweise kann für jeden Wasserstoffsensor 14, 15, 16, 17 der Median der Änderungen des jeweiligen Wasserstoffgehalts in der Luft auf der Grundlage der mehreren Wasserstoffsignale ermittelt werden. Wird dann bestimmt, dass eine Änderung des ermittelten Wasserstoffgehalts von zumindest einem der zumindest drei Wasserstoffsensoren 14, 15, 16, 17 einen vorbestimmten Änderungsschwellenwert überschreitet, kann auf das Vorliegen einer signifikanten Änderung der Luftfeuchtigkeit geschlossen werden. Daraufhin kann dann derjenige Wasserstoffsensors 14, 15, 16, 17 identifiziert werden, der die geringste Änderung des Wasserstoffgehalts in der Luft anzeigt. Anschließend kann dieser Wasserstoffsensors als funktionstüchtig diagnostiziert werden, wenn der Median der ermittelten Änderungen des Wasserstoffgehalts dieses identifizierten Wasserstoffsensors den vorbestimmten Wasserstoffschwellenwert überschreitet. Wird der vorbestimmte Wasserstoffschwellenwert hingegen unterschritten, wird dieser Wasserstoffsensor 14, 15, 16, 17 als nicht ordnungsgemäß funktionstüchtig diagnostiziert.For example, for each hydrogen sensor 14, 15, 16, 17, the median of the changes in the respective hydrogen content in the air can be determined based on the multiple hydrogen signals. If it is then determined that a change in the determined hydrogen content of at least one of the at least three hydrogen sensors 14, 15, 16, 17 exceeds a predetermined change threshold value, it can be concluded that there is a significant change in air humidity. The hydrogen sensor 14, 15, 16, 17 that indicates the smallest change in the hydrogen content in the air can then be identified. This hydrogen sensor can then be diagnosed as functional if the median of the determined changes in the hydrogen content of this identified hydrogen sensor exceeds the predetermined hydrogen threshold value. However, if the predetermined hydrogen threshold value is not reached, this hydrogen sensor 14, 15, 16, 17 is diagnosed as not functioning properly.

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Claims (9)

Verfahren zum Ermitteln der Funktionstüchtigkeit eines Wasserstoffsensors (14, 15, 16, 17) eines Fahrzeugs (10), wobei der Wasserstoffsensor (14, 15, 16, 17) dazu ausgebildet ist, den Wasserstoffgehalt in der Luft zu erfassen, wobei das Verfahren aufweist: - Ermitteln einer vorbestimmten Änderung der Feuchtigkeit in der Luft, - Ermitteln einer Änderung des Wasserstoffgehalts in der Luft mittels des Wasserstoffsensors (14, 15, 16, 17), wenn eine vorbestimmte Änderung der Feuchtigkeit in der Luft ermittelt wurde, und - Ermitteln eines funktionstüchtigen Wasserstoffsensors (14, 15, 16, 17), wenn die ermittelte Änderung des Wasserstoffgehalts einen vorbestimmten Wasserstoffschwellenwert überschreitet.Method for determining the functionality of a hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) of a vehicle (10), wherein the hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) is designed to detect the hydrogen content in the air, the method comprising : - determining a predetermined change in humidity in the air, - Determining a change in the hydrogen content in the air using the hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) when a predetermined change in the moisture in the air has been detected, and - Determining a functional hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) if the determined change in the hydrogen content exceeds a predetermined hydrogen threshold value. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Änderung der Feuchtigkeit zumindest 30 %, vorzugsweise zumindest 50 %, beträgt.Procedure according to Claim 1 , wherein the predetermined change in humidity is at least 30%, preferably at least 50%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Änderung der Feuchtigkeit auf einem ermittelten Minimumwert und/oder ermittelten Maximalwert der Feuchtigkeit in der Luft basiert.Method according to one of the preceding claims, wherein the predetermined change in humidity is based on a determined minimum value and/or determined maximum value of the moisture in the air. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte Wasserstoffschwellenwert ungefähr 0,2 % beträgt.A method according to any preceding claim, wherein the predetermined hydrogen threshold is approximately 0.2%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln einer vorbestimmten Änderung der Luftfeuchte auf den Feuchtigkeitssignalen eines Feuchtigkeitssensors (18) basiert, der dazu ausgebildet ist, die Feuchtigkeit in der Luft zu erfassen.Method according to one of the preceding claims, wherein determining a predetermined change in air humidity is based on the humidity signals of a humidity sensor (18) which is designed to detect the humidity in the air. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ermitteln einer vorbestimmten Änderung der Luftfeuchte auf per Fernzugriff verfügbaren und bereitgestellten Wetterdaten basiert.Procedure according to one of the Claims 1 until 4 , wherein determining a predetermined change in humidity is based on weather data available and provided remotely. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zumindest drei Wasserstoffsensoren (14, 15, 16, 17) vorhanden und jeweils dazu ausgebildet sind, den Wasserstoffgehalt in der Luft zu erfassen, wobei das Ermitteln einer vorbestimmten Änderung der Feuchtigkeit in der Luft aufweist: - Ermitteln einer Änderung des Wasserstoffgehalts in der Luft für jeden der zumindest drei Wasserstoffsensoren (14, 15, 16, 17), und - Bestimmen, dass eine Änderung des Wasserstoffgehalts von zumindest einem der zumindest drei Wasserstoffsensoren (14, 15, 16, 17) einen vorbestimmten Änderungsschwellenwert überschreitet.Procedure according to one of the Claims 1 until 4 , wherein at least three hydrogen sensors (14, 15, 16, 17) are present and are each designed to detect the hydrogen content in the air, wherein determining a predetermined change in the moisture in the air comprises: - Determining a change in the hydrogen content in the Air for each of the at least three hydrogen sensors (14, 15, 16, 17), and - determining that a change in the hydrogen content of at least one of the at least three hydrogen sensors (14, 15, 16, 17) exceeds a predetermined change threshold. Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit: - Bestimmen desjenigen Wasserstoffsensors (14, 15, 16, 17), der die geringste Änderung des Wasserstoffgehalts in der Luft anzeigt, und - Ermitteln eines funktionstüchtigen Wasserstoffsensors (14, 15, 16, 17), wenn die ermittelte Änderung des Wasserstoffgehalts desjenigen Wasserstoffsensors (14, 15, 16, 17), der die geringste Änderung des Wasserstoffgehalts in der Luft anzeigt, den vorbestimmten Wasserstoffschwellenwert überschreitet.Procedure according to Claim 7 , further with: - determining the hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) that indicates the smallest change in the hydrogen content in the air, and - determining a functional hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) if the determined change in the Hydrogen content of the hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) that indicates the smallest change in the hydrogen content in the air exceeds the predetermined hydrogen threshold value. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Wasserstoffsensor (14, 15, 16, 17) auf dem Wärmeleitfähigkeitsmessprinzip basiert.Method according to one of the preceding claims, wherein the hydrogen sensor (14, 15, 16, 17) is based on the thermal conductivity measurement principle.
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